Методы и средства моделирования операционных заготовок деталей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.14, кандидат технических наук Шувал-Сергеев, Никита Александрович.

• Шувал-Сергеев, Никита Александрович.
• кандидат технических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат технических наук Шувал-Сергеев, Никита Александрович.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР СРЕДСТВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ

ЗАГОТОВОК В САГ>/САМ-СИСТЕМАХ

1.1 Обзор современных CAD/CAM-систем 7 12 Проектирование операционных заготовок в системе PRO/ENGENEER

1.3 Проектирование операционных заготовок в системе CATIA V

1.4 Особенности форматов обмена данных CAD/CAM-систем

1.4.1 Формат IGES

1.4.2 Формат Step

1.4.3 Формат XML

1.5 Методика двухэтапного проектирования операционных заготовок

1.6 Проектирование операционных заготовок методом добавляемых тел

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы и средства моделирования операционных заготовок деталей»

Развитие любого производства, особенно в области приборостроения в современных условиях, — это постоянное совершенствование и усложнение инженерно-технических проектов, программ и комплексов по разработке новой продукции, а также увеличение наукоемкости изделий. Конкурентоспособность предприятия, в таких условиях, определяется отлаженными процессами проектирования, производства, поставки и поддержки изделий, направленные на функционирование при любых экономических ситуациях и способные мгновенно удовлетворять возникающие потребности рынка.

Одним из основных средств достижения этой цели на предприятии, на сегодняшний день, является активное внедрение современных средств автоматизации проектирования и производства. В настоящее время существует множество различных систем, задачей каждой из которых является автоматизация определенной области (например, системы автоматизации проектирования, сокращенно САПР, или системы автоматизации учета на предприятии).

Особенностью проектирования и производства в приборостроении является сложность конструкций приборов, а также наличие в них большого количества взаимодействующих деталей и регулярное внесение изменений в приборостроительные изделия [32]. В связи с этим, задача внедрения средств автоматизации проектирования и производства является особенно актуальной.

До недавних пор, основное взаимодействие систем автоматизации проектирования и производства происходило за счет узкоспециализированных прикладных программ. Эти программы, как правило, разрабатывались отдельно для каждого конкретного случая, поэтому такой вариант решения задачи автоматизации, в скором времени, перестал удовлетворять требованиям к современным темпам развития производств.

Для того, чтобы системы автоматизации, в том числе САПР, могли взаимодействовать друг с другом более универсальным способом, было разработано несколько стандартов (например, IGES от англ. Initial Graphics Exchange Specification - исходный стандарт обмена графическими данными [96]), но все они были слишком специфическими для передаваемой информации и не могли претендовать на универсальность.

Для решения проблемы универсальности передачи данных в 1990-х годах был разработан международный стандарт ISO 10303 STEP [105] (от англ. STandard for Exchange of Product model data - стандарт для обмена данными о модели изделия). Обеспечение всех систем единого информационного пространства этим форматом предоставит возможность быстрой интеграции различных систем с минимальными затратами и даст возможность заменять одну систему другой.

Однако, на данный момент существуют проблемы с внедрением этого стандарта, поскольку, стандарт, имея форму представления данных об изделии, в тоже время не позволяет системам разных производителей управлять процессом интеграции единообразно.

Основой практически любой системы автоматизации производства на современном предприятии является CAD-система (от англ. Computer-Aided Design - система автоматизированного проектирования), предназначенная для проектирования изделия.

Необходимо отметить, что термин «Система автоматизированного проектирования (САПР)», по отношению к промышленным системам[5], имеет более широкое толкование, чем «CAD» — он включает в себя как CAD, так и САМ- (от англ. Computer-Aided Manufacturing - автоматизированная система технологической подготовки производства), а также CAE-системы (от англ. Computer-Aided Engineering - система автоматизации инженерных расчетов). В настоящей работе используется англоязычный термин «CAD-система» для того чтобы подчеркнуть область САПР, подлежащую рассмотрению.

Целями диссертационной работы являются:

• разработка методики формирования операционных заготовок для механической обработки деталей;

• разработка метода параметрического моделирования операционных заготовок;

• разработка системы автоматизированного расчета операционных размеров с среде CATIA V5 [9,103].

Для достижения указанных целей были решены следующие задачи исследования:

• рассмотрены и проанализированы особенности проектирования операционных заготовок в CAD/CAM-системах;

• проанализированы существующие методики проектирования операционных заготовок;

• разработана методика проектирования операционных заготовок с учетом особенностей современных CAD-систем;

• разработана методика параметрического описания деталей;

• проанализированы особенности системы CATIA V5 с целью изучения возможности автоматизации расчета операционных размеров;

• разработаны методы и средства автоматизирования расчета операционных размеров с учетом специфики CAD-системы CATIA V5.

Заключение диссертации по теме «Технология приборостроения», Шувал-Сергеев, Никита Александрович.

Основные результаты диссертационной работы:

1. Проведенный анализ форматов обмена данными между различными САПР показывает перспективность и целесообразность использования языка XML для обеспечения обмена информацией между разнородными подсистемами ТПП.

2. Разработана методика параметрического моделирования деталей, в основу которой положен принцип фреймового описания деталей.

3. Разработана методика проектирования операционных заготовок в среде CAD-систем, основанная на методе обратного проектирования технологических процессов и методе добавляемых тел. Применение этой методики позволяет при возникновении ошибок во время проектирования операции не производить перерасчет предшествующих операций до получения положительных результатов, что позволяет существенно экономить время при проектировании операционных заготовок.

4. Предложены коэффициенты оптимизации для выбора варианта с наиболее короткими размерными цепями, а также коэффициент запаса, который используется для определения возможности оптимизации заданной операции.

5. Разработана встроенная в CAD-систему CATIA V5 система расчета ОР. Такая интеграция открыла возможность применения двух методов расчета операционных размеров: а) квазифизическое моделирование б) составление размерных цепей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе проведен ряд научных исследований и разработок, позволяющих в значительной степени упростить процесс проектирования операционных заготовок. Разработанные методики способны сократить время проектирования за счет сокращения количества возможных операций расчета и обеспечивающих простоту ввода данных при проектировании.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Шувал-Сергеев, Никита Александрович., 2010 год

1. Аверченков В.И., Каштальян И.А., Пархутин А.П. САПР технологических процессов, приспособлений и режущих инструментов. -Мн.: Высшая школа, 1993. 288 с.

2. Артамонов Е.И. Проектирование структур программных средств CAD-САМ-систем // Автоматизация проектирования, 1997, № 3, стр. 25-27

3. Артамонов Е.И., Загвосткин В.А., Шурупов А.А., Щегольков М.Ю. Языки взаимодействия пользователя с ЭВМ в системе «Графика-81», М: ИПУ РАН, 1993. 256с.

4. Бакаев В.В., Судов Е.В., Гомозов В.А., Информационное обеспечение, поддержка и сопровождение жизненного цикла изделия, М.: Издательство "Машиностроение-1", 2004, 624 стр.

5. Баранчукова И.М., А.А. Гусев, Крамаренко Ю.Б. и др. Проектирование технологии автоматизированного машиностроения: учебное пособие для машиностроительных спец. ВУЗов; под ред. Соломенцева Ю.М. 2е изд., испр. - М: Высшая школа, 1999г. 416с.

6. Басакер Р., Саати Т. Конечные графы и сети. М. Наука, Главная редакция физ.-мат. литературы 1973г. 368 с.

7. Басов К.A. CATIA V5: Геометрическое моделирование. СПб: Питер, 2008. 269 с.

8. Боровиков В. STATISTICA. Искусство анализа данных на компьютере. Для профессионалов. СПб.: Питер, 2001г. - 656с.

9. Бубнов A. CATIA 5 для проектирования промышленных объектов, оборудования и систем / А. Бубнов // САПР и графика. 2003. - №2. - С. 64-67.

10. Ю.Бурец Д.В. Методика комплексной автоматизации работы инженерных служб машиностроительного предприятия. Научно-технические ведомости СПбГПУ. №3. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2009

11. П.Васильев, Д.Л. Методы создания ЗБ-моделей корпусных деталей в системе Pro/Engeneer / Д.Л. Васильев // Информатика. 2005. - № 7. - С. 107-115.

12. Влиссидес Д., Джонсон Р., Хелм Р., Гамма Э. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования, "Питер", 2001 366 с.

13. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Изд. 4-е, доп. Учеб. пособие для вузов. М: Высшая школа, 1972г.-368с.

14. Горанский Г.К. Автоматизированные системы технологической подготовки производства в машиностроении. М Машиностроение, 1976г.-239с.

15. Горанский Г.К. Технологическое проектирование в комплексных автоматизированных системах подготовки производства. М: Машиностроение, 1981.-25U.

16. Грехем И. Объектно-ориентированные методы. Принципы и практика. -М.: «Вильяме», 2004. 880 с.

17. Гэйн К., Сарсон Т. Структурный системный анализ: средства и методы / Пер. с англ. // Под ред. Козлинского А.В. М.: Эйтек, 1993.

18. ГОСТ 17369-78. Единая система классификации и кодирования технико-экономической информации. Термины и определения.

19. ГОСТ 14,417-81 ЕСТПП. Проектирование автоматизированное. Входной язык для технологического проектирования. Язык описания детали.Грувер М., Зиммерс Э. САПР и автоматизация производства: Пер. с английского М: Мир 1987 г.-528с.

20. Дейт К. Дж. Введение в системы баз данных, 8-е издание.: Пер. с анг. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2005. 1328 с.

21. Диалоговое проектирование технологических процессов/ Н.М. Капустин, В.В. Павлов, JI.A. Козлов и др. М: Машиностроение, 1983г.- 255стр.

22. Дмитров В.И., Макаренков Ю.М. CALS-стандарты // Автоматизация проектирования, 1997, № 3 стр. 42-44

23. Дукарский С.М. Автоматизированная классификация и кодирование изделий и технологических процессов их производства в машиностроении и приборостроении // Стандарты и качество 1995г. №6 стр. 27-32.

24. Зыков О. Промышленная автоматизация: движение от САПР к PLM / О. Зыков // IT News. 2005. - №5. - С. 22-23.

25. Евдокимов С.А., Рыбаков А.В. Программно-компьютерная среда для автоматизации знаний. // Вестник машиностроения, 1990, №7, с. 40-44.

26. Евгенев Г.Б. Системология инженерных знаний. М.: МГТУ им. Баумана, 2001. 376 с.

27. Единая система технологической документации. Справочное пособие / Лобода Е.А., Мендриков Б.С., Таллер C.JI. и др. 2-е изд., перераб. и доп. М: Издательство стандартов, 1992г. 325с.

28. Единая система технологической подготовки производства. Требования к информационно-поисковым системам технологического назначения. ГОСТ 14,409-75. Издательство стандартов 1976г. -9с

29. Иващенко И.А. Технологические размерные расчеты и способы их автоматизации. М.: Машиностроение, 1975.

30. История одного вопроса. Каширкин А. //САПР и графика 1998г. №10 стр. 50-53

31. Калачев О.Н. Основы САПР в технологии машиностроения: Учебное пособие Ярославль, Яросл. политехи, ин-т, 1993г. - 180с.

32. Капустин Н.М., Зарубин В.М., Павлов В.В., Автоматизированная система проектирования технологических процессов механического производства. М: Машиностроение, 1979г. 247 с.

33. Капустин Н.М. Разработка технологических процессов обработки деталей на станках с помощью ЭВМ. ММашиностроение, 1976г.- 288с.

34. Кибернетика. Становление информатики. М: Наука, 198бг.-192с.

35. Классификатор ЕСКД. Иллюстрированный определитель деталей. Класс 71. Издание официальное; Комитет стандартизации и метрологии СССР, 1991,350стр.

36. Колосов В.Г. гибкая автоматизация. Концепция авторазвития. СПб.: Политехника, 1992. 389 с.

37. Кошелев В., Молочник В. Что такое PLM? — М.: КомпьютерПресс, «САПР и графика», 2003. №10.

38. Колотнев В., Винничек JL, Кочетова Г., Организация и управление производством, М.: Издательство: КолосС, 2005, — 464 с.

39. А.Ф. Колчин, М.В. Овсянников, А.Ф. Стрекалов, С.В. Сумароков, «Управление жизненным циклом продукции», М. Анахарсис, 2002 г.;

40. Компьютеры и автоматизация инженерного труда. М: Наука, 1989г.-144с.

41. Корнеев В.В. и др. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации М:Нолидж, 2000г.-352с.

42. Корсаков B.C., Капустин Н.М. и др. Автоматизация проектирования технологических процессов в машиностроении. М: Машиностроение, 1985,304 с.

43. Коцюбинский А.О., Грошев С.В. Компьютерная графика. -М.: «Технолоджи 3000», 2001. 740с.

44. Круциляк Ю.М. Основы систем автоматизированного проектирования CAD/CAM/CAE: учеб. пособие / Ю.М. Круциляк. Магнитогорск: МГТУ, 2006.- 107 с.

45. Куликов Д.Д. О формальном описании деталей и заготовок в САПР. // Известия вузов. Приборостроение. Том XXIII №11. Л:ЛИТМО. 1980г. стр. 35-40.

46. Куликов Д. Д., Блаер И. Ю. Расчет операционных размеров в системах автоматизированного проектирования технологических процессов. // Известия вузов. Приборостроение. 1997.Т.40, №4. С.64-69.

47. Куликов Д.Д., Гусельников B.C., Бабанин B.C., Шувал-Сергеев Н.А. Проектирование операционных заготовок в среде CAD-систем // Методическое пособие, СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. -66 с.

48. Куликов Д.Д., Яблочников Е.И. Методологические аспекты автоматизации технологической подготовки производства // Вестник информационных и компьютерных технологий, 2004. №4. С.35-42.

49. Куликов Д.Д., Яблочников Е.И. Проектирование операционных заготовок с использованием трехмерных CAD-систем. // Известия вузов. Приборостроение. 2001.Т.44, №9 С. 65-70.

50. Куракин С.А, Бикулов С.А., Баранов JI.B., Козлов С.Ю., Ксенофонтов Д.К.,Ефремов А.Н. T-FLEX CAD новая технология построения САПР. //Автоматизация проектирования, 1996, №1, с. 50-54.

51. Левин М.Ш. Комбинаторное проектирование систем // Автоматизация проектирования, 1997,№3 ,стр. 10-17

52. Ли К. Основы САПР (CAD/CAM/CAE) / К. Ли. СПб.: Питер, 2004. -560 с.

53. Логашев В.Г. Технологические основы гибких автоматических производств. Л; Машиностроение, Ленинградское отделение, 1985г. -176с.

54. Лопаткин A. P-CAD 2004 / А. Лопаткин. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. -550 с.

55. Марка Д., Мак-Гоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования. -М.: Метатехнология, 1993. 240 с.

56. Маталин А.А. Технология машиностроения. Л Машиностроение, 1985г.-350с.

57. Минеев М. A. Pro/Engineer Wildfire 2.0/3.0/4.0. Самоучитель.М.: Наука и техника, 2008 г. 352 с.

58. Митрофанов В.Г. и др. САПР в технологии машиностроения: Учебное пособие Ярославль; Яросл. гос. техн. ун-т, 1995, - 298с.

59. Митрофанов С. П. и др. Автоматизация технологической подготовки производства. М., Машиностроение, 1974. 360с.

60. Митрофанов С.П., Гульнов Ю.А., Куликов Д.Д. и др. Применение ЭВМ в технологической подготовке серийного производства М: Машиностроение 1981 г,-287с.

61. Митрофанов С.П., Куликов Д.Д., Миляев О.Н., Падун Б.С. Технологическая подготовка гибких производственных систем // Под общ. ред. С.П. Митрофанова. Л.: Машиностроение, 1987. 352 с.

62. Михалев С.Б. Автоматизация процессов подготовки производства. Минск: Беларусь, 1973г.-228с.

63. Овсянников М.В., Шильников П.С. Глава семьи информационных CALS-стандартов ISO 10303 STEP //САПР и Графика. - 1997. №11 стр. 45-48

64. Пиль Э.А. Технологическое обеспечение САПР ТП и УП на корпусные детали. Ст.-Пб., ИТМО г. Ст. Петербург, 1993 196с.

65. Прерис А. М. SolidWorks 2005/2006: учебный курс / А. М. Прерис. -СПб.: Питер, 2006 528 с.

66. Рыбаков А.В. Интеллектуальная компьютерная среда. // Автоматизация проектирования, 1997, № 3, стр. 40-45

67. Рыбаков А.В. Обзор существующих CAD/CAE/CAM -систем для решения задач компьютерной подготовки производства. // Информационные технологии, 1997 №3, с.2-8.

68. Рыбаков А.В., Евдокимов С. А., Краснов А. А. Создание систем автоматизации поддержки инженерных решений. // Автоматизация проектирования, 1997, № 5 стр. 14-16

69. Самсонов О., Тарасов Ю. Проблемы интеграции прикладных систем // САПР и Графика. 2000 №1 стр. 42-46

70. Санитарные правила и нормы. СанПиН 222,542-96

71. САПР: процесс или ритуал?. Безбородов В., Крючков А. //САПР и графика 1998г№9. стр. 11-15

72. Системы автоматизированного проектирования: Типовые элементы, методы и процессы. Аветисян Д.А. и др. М: Издательство стандартов, 1985г. 179с.

73. Современные CASE-технологии. Вендоров A. Internet: http://www.citfpmm.oreli'\i/database/kbd97/4.shiml

74. Соломенцев Ю.М., Рыбаков А.В. Компьютерная подготовка- , производства. // Автоматизация проектирования. 1997, №1, с. 31-35

75. Справочник технолога-машиностроителя/ под. ред. А.Г. Косшювой и Р.К. Мещерякова. В двух томах Т. 1 М; Машиностроение 1972г,-695с.

76. Справочник конструктора точного приборостроения / Под ред. К.Н. Явленского.-М: Машиностроение, 1989.-792 с.

77. Старостин В.Г., Лелюхин В.Е. Формализация проектирования процессов обработки резанием. М:Машиностроение, 1986г. 136с.

78. СТеП'97 интегрированная система технологического проектирования. Кузьмин В., Максин Ю., Кузьмин В., Васильев С. //САПР и графика 1998г№4. стр. 70-74

79. Суханов А.Ю. С позиции Dassault. // CAD/CAM/CAE Observer, 2005. Выпуск 22. С. 9-16.

80. Тарасов В.Б. Новые стратегии реорганизации и автоматизации предприятий: на пути к интеллектуальным предприятиям // Новости искусственного интеллекта, 1996. №4. С.40-84.

81. Терешин М.В. Автоматизация процедуры обмена конструкторско-технологическими данными о детали в многоуровневых интегрированных САПР; Дис. канд.техн. наук. -Брянск: БГТУ, 2000г. 121с.

82. Технологический классификатор деталей машиностроения и приборостроения/ под ред. В.Р. Верченко. М: Издательство стандартов, 1974г.-167с.87.«ТехноПро» новый уровень проектирования технологии. Лихачев А., Лихачев А. //САПР и графика 1998г. №9 стр. 4-9

83. Типовые нормы времени на разработку конструкторской документации. Изд. 2-е перераб. М: Экономика, 1987г. 51с.

84. Фаулер М., Архитектура корпоративных программных приложений, "Вильяме", 2004 — 544 с.

85. Хабибуллин И. «Самоучитель XML», СПб., БХВ-Петербург, 2003, -336 стр.

86. Цветков В. Д. Система автоматизации проектирования технологических процессов М: Машиностроение 1972 г.-240с.

87. Цветков В.Д. Системно-структурное моделирование и автоматизация проектирования технологических процессов. Минск: Наука и техника, 1979.-264с.

88. Челищев Б.Е. и др. Автоматизация проектирования технологии в машиностроении М: Машиностроение 1987г.-264с.

89. Чемоданова Т. В. Pro/Engineer: деталь, сборка, чертеж. // СПб: BHV, 2003г. 548 с.

90. Черпаков Б.И., Вереина Л.И. Автоматизация и механизация производства М: Академия, 2004г. 384с.

91. Шерстобитова В.Н. Передача данных в автоматизированных системах технологической подготовки производства: методические указания к лабораторным и самостоятельным работам / В.Н. Шерстобитова, А.М Черноусова. Оренбург: ГОУ ОГУ, 2004. - 21 с.

92. Ширяев Н. PLM/PDM/ERP: реалии и перспективы. САПР и графика, №12, 2007.-с. 16.20

93. Шувал-Сергеев Н.А. Интеграция конструкторских и технологических САПР на основе формата 3DXML// Науч.-технич. вестн. СПбГУ ИТМО. -СПб: СПбГУ ИТМО, 2008. Т 48. С. 113-118.

94. Яблочников Е.И. Методологические основы построения АСТПП. СПб: СПбГУ ИТМО, 2005. 84 с.

95. Яблочников Е.И. Организация единого информационного пространства технической подготовки производства с использованием PDM SmarTeam // Информационные технологии в проектировании и производстве, 2001. №3. С. 22-29.

96. Яблочников Е.И., Маслов Ю.В. Автоматизация ТПП в приборостроении // Учебное пособие. СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2003. 104 с.

97. Якобсон А., Буч Г., Рамбо Дж. Унифицированный процесс разработки программного обеспечения. СПб: Питер, 2002. 496 с.

98. FredKaram, Charles D. Kleismit. Using CATIA. 1st Edition. Delmar Publishers 2004. 448 стр.

99. ISO 10303-1-1994. Industrial automation systems and integration -Product data representation and exchange Part 1: Overview and fundamental principles. - Женева: ISO, 1994- 17 c.

100. Lamit L.G. Pro/Engineer Wildfire / L.G. Lamit. Нью-Йорк: Thomson-Engineering, 2004. - 880 c.

101. Weisberg D. E. The engineering design revolution: the people, companies and computer systems that changed forever the practice of engineering / D. E. Weisberg. Электрон, книга. - Энгелвуд: 2008. - 650 с. - Режим доступа: http://www.cadhistorv.net.